JPH06121317A

JPH06121317A - 画像目標検出装置

Info

Publication number: JPH06121317A
Application number: JP4271459A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kurokawa; 孝黒川; Yoshihiro Yamada; 善博山田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1992-10-09
Filing date: 1992-10-09
Publication date: 1994-04-28

Abstract

(57)【要約】【目的】従来切り捨てられていた信号レベルの情報を
も使用できるようにすることで、目標に対する情報量を
増加し、目標とクラッタとの判別性能の高い画像目標検
出装置を取得することを目的とする。【構成】入力画像をＡ／Ｄ変換して得た画像データを
ビデオＲＡＭに取り込み、その画像の計測結果に基づき
複数のしきい値を演算するしきい値演算回路６と、複数
のしきい値に対応して設けた複数の２値化回路７と、２
値化回路に対応して設けた複数の２値化画像の特徴量演
算回路８と、複数の特徴量演算回路８で演算した各目標
の特徴量から目標を検出する目標検出回路９とより構成
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、画像信号内から目標
を自動検出するための、画像目標検出装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来から、画像信号内から目標自動検出
するための処理として、しきい値を使用した２値化処理
が一般に使用されている。そして、このしきい値を設定
する場合、目標自動検出時の誤警報を所定の値以下に抑
える必要もあるため、一般に、ノイズレベルより十分に
大きく分離可能な信号レベルをしきい値とし、さらに、
このしきい値以上の信号レベルだけを有意な情報として
取り扱っている。そのため、従来の２値化処理では、目
標からの信号であっても、しきい値レベルに達しない信
号は全て切り捨てられてしまっていた。

【０００３】図９は、従来の画像目標検出装置の構成を
示す一例であり、１は入力画像、２はＡ／Ｄ変換回路、
３はビデオＲＡＭ、４は画面内の平均輝度演算回路、５
は画面内の標準偏差演算回路、６はしきい値演算回路、
７は２値化回路、８は特徴量演算回路、９は目標判定回
路、１０は画像計測部である。

【０００４】入力画像１は、Ａ／Ｄ変換回路２によって
デジタル化され、ビデオＲＡＭ３に入力される。そし
て、デジタル化された画像信号は画像計測部１０に入力
され、計測結果が、しきい値演算回路６に出力される。
なお、図９においては、画像計測部１０の一例として、
画像の平均輝度及び標準偏差を計測する場合を示してい
る。図９においては、デジタル化された画像信号は平均
輝度演算回路４及び標準偏差演算回路５に入力され、平
均輝度演算回路４では画像信号から画面の輝度の代表値
として平均輝度Ｂ_aveを演算し、また、標準偏差演算回
路５では画像信号から画面の輝度のばらつきの代表値と
して輝度の標準偏差σを演算し、それぞれの演算結果を
しきい値演算回路６に出力する。ｔ１＝Ｋ１×σ＋Ｂ_ave …（１）Ｋ１：任意の実数

【０００５】続いて、しきい値演算回路６は、演算され
た平均輝度Ｂ_aveと標準偏差σとから、しきい値ｔ１を
式（１）に従って演算し、２値化回路７では、ビデオＲ
ＡＭ３からデジタル化された画像信号を読みだし、前述
の演算されたしきい値に基づいて画像を２値化処理し、
出力する。さらに、特徴量演算回路８においては、２値
化回路７から出力された２値画像信号で、有意な信号が
隣接する場合、これら信号は同一の目標候補に属すると
判断し、各目標候補の領域を決定する。そして、各目標
候補の領域の面積及び画像の２次元平面内での重心位置
を特徴量として演算し目標判定回路９へ出力する。ま
た、目標判定回路９においては、受信した目標候補の特
徴量データから目標を判定し、有意な目標を判定する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図１０は、従来の画像
目標検出装置で目標を検出する場合の例を示す図であっ
て、１２はショットノイズ及び微小目標に対する検出信
号を含んだ画像信号の一部、１３はしきい値を示す。

【０００７】図１０に示すように、一般に、ショットノ
イズは高輝度で画素単体で出現する。これに対し、目標
の信号は、目標の見張り角が画像検出素子の瞬時視野よ
り小さい微小目標を観測した場合でも、光学系のぼけの
影響があるためピーク信号の回りに輝度の低い信号が存
在しており、複数画素でその信号を検出することができ
る。

【０００８】しかしながら、図１０に示す従来の画像目
標検出装置での２値化処理では、目標信号の内、しきい
値１３より低い信号レベルの信号は無視されてしまうた
め、結果として、ショットノイズと目標信号とを区別す
る情報を失ってしまっている。

【０００９】この２値化処理による目標信号の喪失は、
一例として示した、ショットノイズと光学系を介して捕
らえた目標信号との識別時の問題ばかりでなく、目標識
別時全般に関しての問題となっている。

【００１０】この発明は、かかる問題点を解決するため
になされたものであり、一旦、２値化処理して検出した
目標候補に対して、さらに、その領域の外周部の輝度レ
ベルを評価することで、誤警報が少なく目標識別性能に
優れた画像目標検出装置を得ることを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】従来の画像目標検出装置
では、一旦しきい値を設定して２値化した後は、しきい
値レベル以下の信号は無視されていた。それに対し、こ
の発明による装置では、従来設定していたしきい値とそ
れより低い別のしきい値を設定する手段を用意し、従来
切り捨てていた低い信号レベルの計測を行えるようにす
るとともに、複数のしきい値で検出した目標の特徴量を
比較する手段を用意し、目標の識別性能を高めたもので
ある。

【００１２】

【作用】この発明は２つのしきい値で処理した目標候補
の特徴量から目標を判定することにより、従来使用する
ことができなかった、目標周辺の輝度の低い信号情報を
も使用することが可能となるため、検出信号に対する情
報量を増やすことができ、結果として、目標の識別性能
の高い画像目標検出装置を取得することが可能となる。

【００１３】

【実施例】実施例１図１は、この発明の一実施例を示すブロック図である。
図中１から１０は、従来の装置と同等または同一であ
り、また、画像計測部１０の一例として平均輝度及び標
準偏差を計測する場合を示している。

【００１４】図１に示す実施例においては、入力画像１
は、Ａ／Ｄ変換回路２でデジタル化され、デジタル化さ
れた画像信号はビデオＲＡＭ３に入力される。そして、
デジタル化された画像信号は、ビデオＲＡＭ３に入力さ
れると同時に平均輝度演算回路４及び標準偏差演算回路
５に出力される。

【００１５】平均輝度演算回路４では、画面の平均輝度
Ｂ_aveを演算し、標準偏差演算回路５及びしきい値演算
回路６に出力する。また、標準偏差演算回路５では、平
均輝度演算回路４で演算した平均輝度Ｂ_aveと画像信号
とから標準偏差σを演算する。ｔ２＝Ｋ２×σ＋Ｂ_ave …（２）Ｋ２：任意の実数、但し｜Ｋ２｜＜｜Ｋ１｜

【００１６】続いて、しきい値演算回路６は、演算され
た平均輝度Ｂ_aveと標準偏差σとから、しきい値ｔ１及
びｔ２を式（１）及び式（２）に従って演算し、結果を
第１の２値化回路７ａ及び第２の２値回路７ｂに出力す
る。各々の２値化回路７では、ビデオＲＡＭ３からデジ
タル化された画像信号を読みだし、前述の演算されたし
きい値に基づいて画像を２値化処理し、特徴量演算回路
８ａ及び８ｂへ出力する。さらに、各々特徴量演算回路
８ａ及び８ｂにおいては、入力された２値画像信号か
ら、目標候補領域の特徴量としてそれぞれ、面積及び重
心位置を演算し目標判定回路９へ出力する。

【００１７】そして、目標判定回路９においては、受信
した２つのしきい値で処理した目標候補の特徴量データ
から目標を判定し、有意な目標を判定する。この有意目
標の判定方法としては、以下の２つの方法が考えられ
る。一つは、目標候補の面積を比較判定する方法、二つ
めは、面積及び重心位置を比較判定する方法である。

【００１８】以下、それぞれの有意目標判定方法を、図
３〜図８を使用し説明する。まず、面積を比較演算する
方法について説明する。

【００１９】図２及び図３は、この発明による画像目標
検出装置で１画素程度の微小目標を検出する場合の例を
示す図であって、１２は画像信号の一部、１３ａは第１
のしきい値、１３ｂは第２のしきい値である。ここで図
３の画像信号は、撮像装置が微小目標を捕らえた場合を
示しており、ピーク信号の周囲には像ぼけに起因する目
標信号が存在していることを示している。一方、図４の
画像信号は、撮像装置回路のショットノイズの場合を示
しており、この場合、ピーク信号は通常画素単位で発生
するため、ピーク信号の周囲には図３に示すような像ぼ
けに起因する信号は存在しないことを示している。

【００２０】この発明による装置では、まず、第１のし
きい値１３ａで画像を２値化し、目標の候補を抽出し、
その特徴量を計測するが、この段階では、従来の装置と
同じく目標信号及びショットノイズは同一とみなされる
ため判別はできない。

【００２１】次に、この発明による装置の特徴である、
第２のしきい値１３ｂでの画像の２値化を行い、その特
徴量を計測すると、図２に示す実目標に関しては、第１
のしきい値１３ａで検出した信号の周囲に像ぼけに起因
する目標信号が存在し、その結果、目標面積は第２のし
きい値１３ｂで処理した画像を計測した方が、第１のし
きい値１３ａで処理した画像を計測したよりも大きくな
る。

【００２２】一方、図３に示すショットノイズの面積
は、第１のしきい値１３ａと第２のしきい値１３ｂとで
処理した画像をそれぞれ計測した場合を比較しても変化
がない。

【００２３】そのため、第１のしきい値１３ａで処理し
た目標候補の面積を、その目標候補の重心を含む第２の
しきい値１３ｂで処理した目標候補の画像の面積と比較
することで、信号の形態を判別することが可能であり、
その結果、実目標とショットノイズとを区別することが
可能となる。

【００２４】続いて、面積及び重心位置を比較演算する
方法について説明する。図４は、煙突が船尾に設置され
た艦船のイメージ図、図５は図４に示す艦船を赤外線撮
影像装置で観測した場合の例を示す図であって、１２は
画像信号の一部、１３ａは第１のしきい値、１３ｂは第
２のしきい値、１４ａは第１のしきい値で処理した目標
候補の重心位置、１４ｂは第２のしきい値で処理した目
標候補の重心位置である。

【００２５】また、図６は、煙突が中央に設置された艦
船のイメージ図、図７は図６に示す艦船を赤外線撮影像
装置で観測した場合の例を示す図であって、１２は画像
信号の一部、１３ａは第１のしきい値、１３ｂは第２の
しきい値、１４ａは第１のしきい値で処理した目標候補
の重心位置、１４ｂは第２のしきい値で処理した目標候
補の重心位置である。

【００２６】この発明による装置では、２つのしきい値
１３で処理した画像の目標候補の面積変化を計測する他
に、上述した、目標の特徴による重心位置の差異を計測
することで、煙突の位置というような目標の特徴を区別
することが可能となる。

【００２７】ところで、実施例１においては、２値化回
路７及び特徴量演算回路８を並列に持つ必要があり、そ
の結果、ハードウェアの増大を招くという問題点も存在
する。その問題点を、解決するために考えられたのが、
実施例２に示す別の実施例である。

【００２８】実施例２図８は、この発明の実施例２を示すブロック図である。
図中１から１０は、従来の装置及び実施例１による実施
例と同等または同一、１１はしきい値再設定回路であ
る。また、画像計測部１０として、平均輝度及び標準偏
差を計測する場合を示している。

【００２９】図８に示す実施例においては、入力画像１
は、Ａ／Ｄ変換回路２でデジタル化され、デジタル化さ
れた画像信号はビデオＲＡＭ３に入力される。そして、
デジタル化された画像信号は、ビデオＲＡＭ３に入力さ
れると同時に平均輝度演算回路４及び標準偏差演算回路
５に出力される。

【００３０】平均輝度演算回路４では、画面の平均輝度
Ｂ_aveを演算し、標準偏差演算回路５及びしきい値演算
回路６に出力する。また、標準偏差演算回路５では、平
均輝度演算回路４で演算した平均輝度Ｂ_aveと画像信号
とから標準偏差σを演算する。

【００３１】次に、しきい値演算回路６は、演算された
平均輝度Ｂ_aveと標準偏差σとから、第１のしきい値ｔ
１を“数１”に従って演算し、結果を２値化回路７及び
しきい値再設定回路１１に出力する。２値化回路７で
は、ビデオＲＡＭ３からデジタル化された画像信号を読
みだし、前述の演算されたしきい値に基づいて画像を２
値化処理し、特徴量演算回路８へ出力する。さらに、特
徴量演算回路８においては、入力された２値画像信号か
ら、目標候補領域の特徴量として、面積及び重心位置を
演算し目標判定回路９へ出力する。

【００３２】続いて、特徴量演算回路８の演算結果に目
標候補が存在した場合は、しきい値再設定回路１１にお
いて第２のしきい値ｔ２を“数２”に従って演算し、結
果を２値化回路７に出力する。２値化回路７では、ビデ
オＲＡＭ３からデジタル化された画像信号を読みだし、
第１のしきい値ｔ１と同様に、第２のしきい値ｔ２に基
づいて画像を２値化処理し、特徴量演算回路８へ出力す
る。さらに、特徴量演算回路８においては、入力された
２値画像信号から、前と同じく目標候補領域の特徴量を
演算し目標判定回路９へ出力する。

【００３３】そして、目標判定回路９においては、第１
のしきい値ｔ１及び第２のしきい値ｔ２で処理した画像
の目標候補領域の特徴量データから目標を判定し、有意
な目標を判定する。また、この有意目標の判定方法につ
いては、前述した実施例１と同一である。

【００３４】以上述べたように、実施例２によれば、２
値化回路７及び特徴量計測回路８を並列に持たなくて
も、実施例１と同様の機能を保有することができる。し
かしながら、実施例２においては、リアルタイムでの画
像処理ができないという欠点が存在する。そのため、実
施例１及び実施例２のいずれの構成を選択するかは、運
用要求により決定される。

【００３５】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、従来
切り捨てられていた低い信号レベルの情報を使用するこ
とが可能であり、その結果、ノイズと目標との識別性能
及び目標間の識別性能に優れた画像目標検出装置を入手
できるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１による画像目標検出装置を
示すブロック図である。

【図２】この発明による装置で微小目標を検出する場合
の図である。

【図３】この発明による装置でショットノイズを検出す
る場合の図である。

【図４】煙突が船尾に配置された艦船のイメージ図であ
る。

【図５】図４の艦船を赤外線撮像装置で観測した場合の
例を示す図である。

【図６】煙突が中央に配置された艦船のイメージ図であ
る。

【図７】図６の艦船を赤外線撮像装置で観測した場合の
例を示す図である。

【図８】この発明の実施例２による画像目標検出装置を
示すブロック図である。

【図９】従来の画像目標検出装置の例を示すブロック図
である。

【図１０】従来の画像目標検出装置で目標を検出する場
合の例を示す図である。

【符号の説明】

１入力画像２Ａ／Ｄ変換回路３ビデオＲＡＭ４平均輝度演算回路５標準偏差演算回路６しきい値演算回路７２値化回路８特徴量演算回路９目標判定回路１０画像計測部１１しきい値再設定回路１２画像信号の一部１３しきい値

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力画像をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回
路と、前記Ａ／Ｄ変換後の画像を一時的に記憶する記憶
手段と、この記憶手段から出力される画像の輝度を計測
し、計測結果を出力する画像計測部と、前記画像計測結
果に基づき第１のしきい値を演算するとともに第１のし
きい値よりも低いレベルの第２のしきい値を演算し、演
算結果を出力するしきい値演算回路と、前記記憶手段か
ら出力される画像データを前記複数のしきい値によって
２値化し、２値化画像として出力する複数の２値化回路
と、前記２値化画像から目標候補の特徴量として重心、
面積及び領域を演算し、結果を出力する前記２値化回路
に対応して設けた複数の特徴量演算回路と、前記第１の
しきい値により抽出された第１の目標候補の特徴量と前
記第２のしきい値により抽出された第２の目標候補のう
ちで前記第１の目標候補の重心を領域内に含む目標候補
の特徴量とを比較判定し、有意目標を検出する目標検出
回路とを具備したことを特徴とする画像目標検出装置。
【請求項２】入力画像をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回
路と、前記Ａ／Ｄ変換後の画像を一時的に記憶する記憶
手段と、この記憶手段から出力される画像の輝度を計測
し、計測結果を出力する画像計測部と、前記画像計測結
果に基づきしきい値を演算し、演算結果を出力するしき
い値演算回路と、前記記憶手段から出力される画像デー
タをしきい値によって２値化し、２値化画像として出力
する２値化回路と、前記２値化画像から目標候補の特徴
量として重心、面積及び領域を演算し、結果を出力する
前記２値化回路に対応して設けた特徴量演算回路と、前
記特徴量の演算結果から目標候補の有無を判定し、目標
候補が有る場合、前記設定の第１のしきい値よりも低い
第２のしきい値を演算し、前記２値化回路に出力するし
きい値再設定回路と、前記第１のしきい値により抽出さ
れた第１の目標候補の特徴量と前記第２のしきい値によ
り抽出された第２の目標候補のうちで前記第１の目標候
補の重心を領域内に含む目標候補の特徴量とを比較判定
し、有意目標を検出する目標検出回路とを具備したこと
を特徴とする画像目標検出装置。
【請求項３】目標検出回路で比較判定される、目標候
補の特徴量は、面積、あるいは面積と重心位置であるこ
とを特徴とする請求項第１項あるいは第２項記載の画像
目標検出装置。